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CELDAS DE COMBUSTIBLE
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¿QUE ES UNA PILA DE COMBUSTIBLE?
• Una Pila de Combustible (fuel cell) es un dispositivo que
convierte la energia química de un combustible (hidrogeno,
gas natural , metanol, gasolina, etc.) y un oxidante (aire o
oxigeno) directamente en electricidad.
• Opera electroquimicamente como una bateria , pero en lugar
de recarga requiere un flujo constante de combustible.
• Descubierto en 1839 por Sir William Grove.
• La primera aplicación comercial fue en 1960 para la NASA.
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Tipos de pila de combustible
Tipo de pila de combustible
ión móvil Temperatura de funcionamiento
Aplicaciones y observaciones
Alcalina (AFC) OH- 50-200 ºC Utilizadas en vehículos
espaciales, p.ej. el Apolo, el Transbordador espacial,
Membrana de intercambio de protones (PEMFC)
H+
30-100 ºC Vehículos y aplicaciones móviles o estacionarias de < 3k W
Metanol directo (DMFC) H+
20-90 ºC Adecuadas para sistemas electrónicos portátiles de baja potencia, que funcionan durante periodos prolongados
Ácido fosfórico (PAFC) H+
220 ºC Muchas se están usando en sistemas de cogeneración de 200-kW.
Carbonato fundido (MCFC)
CO32-
650 ºC Adecuadas para sistemas de cogeneración de tamaño medio a grande, hasta MW de capacidad.
Óxidos sólidos (SOFC) O2-
500 – 1000 ºC Adecuadas para sistemas de cogeneración, desde 2 kW a MW.
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HIDRÓGENO: Propiedades
• Incloro, Inodoro
• No toxico
• No contaminante
• Inflamable para concentraciones entre 4% - 75% en aire
(LFL = 40,000ppm)
– Comparación: propano 2.4% - 9.6%; gasolina 1.0% – 7.6%
• Llama azul practicamente invisible y recta.
H
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CELDA DE COMBUSTIBLE PEM: Como trabaja
e-
e-
e-
e-
H+
H+
e-H+
H+
H+
H+
H+
+ H -
H
H
O
O2
H2
O
OxygenMolecules
Electrical Load
Water molecules forming
Catalyst/ElectrodeProton exchange
membrane electrolyteCatalyst/Electrode
HydrogenMolecules
Electrons
from
Hydrogen
H2
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CELDA DE COMBUSTIBLE PEM: Como se construye
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CELDA DE COMBUSTIBLE PEM: Módulos vs Stack
O2
H2
H2O
H+
E
PROTON EXCHANGE
MEMBRANE
CATALYST CATALYST
Módulos
Redundancia en paralelo
Stack
Sin redundancia en serie
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CELDA DE COMBUSTIBLE PEM: Esquema convencional
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CELDA DE COMBUSTIBLE PEM: Esquema
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CELDA DE COMBUSTIBLE PEM: Circulación de aire
SALIDA AIRE
TOMA AIRE
RECIRCULACIO
N AIRE
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CELDA DE COMBUSTIBLE PEM: Sistema H2. Armario de gases
166 bar
0,66 bar
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Celdas de Combustible. Características principales:
• Diseño sencillo– Auto-humidificación/ Sistema de refrigeración
– Nominal Balance of Plant
– Tecnología modular de cartuchos• PEM alojadas en cartuchos modulares en series
• Cartuchos reemplazables en 10 segundos durante el funcionamientos
• Arquitectura que tolera fallos– Capaz de funcionar con un
– No requiere una actuación inmediata
– La carga no se interrumpe
• Seguimiento de carga– el consumo de combustible está determinadopor la carga de la batería
• Planta de generación de energía sencilla– Conecta directamente al DC Bus
– Apoyo a los rectificadores
– Elimina a los grupos electrógenos
– En algunos casos reduce e incluso evita el uso de baterías
• Adaptada y certificada en distintos ambientes– Instalacion en interiores o exteriores
• Bajo coste de instalacion y mantenimiento
• Respetuoso con el medioambiente– Cero emisiones nocivas–vapor de agua
• No emite CO2
– Poco ruidoso
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CELDA DE COMBUSTIBLE PEM: Detalle del sistema
DC / DC
CONVERTER(S)
BACK - PLANE BOARD
TO
CUSTOMER
DC BUS
18 - 66 VDC
DYNAMIC
OUPUT
REGULATED DC OUTPUT
SYSTEM
CONTROLLER
SOLENOIDS /VANE SERVO
650 E Series CARTRIDGE
650 E Series CARTRIDGE
650 E Series CARTRIDGE
6 VOLTS, 40
AMPS
6 VOLTS, 40
AMPS
6 VOLTS, 40
AMPS
*
* During unit cool down, fan is
powered from system bus
FANS
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CELDA DE COMBUSTIBLE PEM: Detalles de conexión
CAUDROCORRIENTE
ALTERNA
RECTIFICADORES
RED ELÉCTRICA
DC
BUS
EQUIPO
MEDIDA
BATERÍAS
CARGA
CARGA
GEMERADOR
OPCIONAL
CONMUTADOR
TRANSFERENCIA
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Cumplimiento de los productos
• La única compañía con los productos totalmente certificados con las últimas normas.
– UL y CSA
• ANSI/CSA America FC1-2004
– Telcordia
• NEBS Compliant Solution
• GR 487, GR 1089, & GR 63
– FCC
• Part 15 Class A & B
– CE
• EN 61000-6-2/61000-6-3
• EN 60204-1/EN 50165
Prueba de incendio
NEBS
Prueba de frío
NEBS
Prueba de viento
NEBS
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Celdas de Combustible. Configuraciones
Armario de 8kW con48kWhr H2 de
almacenamiento
Armario de 4kW con 48kWhr H2 de
almacenamiento
Armario de 6kW con 48kWhr H2
de almacenamiento
Armario de 12kW con 96kWhr H2
de almacenamiento
Armario de 4kW con 96kWhr H2
de almacenamiento
Armario de 1.2kW con
8kWHr H2 de almacenamiento
Armario de 1.2kW con 48kWhr H2
de almacenamiento
T-1000® CELDAS DE COMBUSTIBLE
19/23” Rack de interior
T-2000™ CELDAS DE COMBUSTIBLE
23” Rack de interior
E-200 Chasis (F/R)
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CELDA DE COMBUSTIBLE PEM: Mantenimiento
• Mensualmente
Entre el 22 y el 25 conexión remota para control de
presión y eventos.
• Semestralmente
Revisión de la instalación de gas en busca de
pequeñas fugas.
Comprobación conexiones de tierra
Arranque en modo automático.
• Anualmente
Revisión semestral.
Limpieza general.
Sustitución o limpieza de filtros (si es necesario)
• Cada dos años
Revisión anual
Sustitución de la pila de la Controladora CR2477
Sustitución de filtros y limpieza de filtros.
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R2.02 Operations Overview
• Vigilancia
– Activación remota
– M2M via SNMP
– Vigilancia del nivel de combustible
– Vigilancia de alarmas
– Pruebas remotas
Atención al cliente
Tarjeta de Comunicaciones
Ethernet & SNMP
T-2000 #1
T-2000 #2
T-2000 #n
Técnico remoto Red de dsitribución de
celdas de combustible
Servicios de
abastecimiento
de combustible
Red IP
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Retos
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Aplicaciones para nuestros clientes
Integradores,
OEMs, Prime
Contractors
Operadores por cable
• Broadby access
• Redes de FO
Operadores inalámbricos
• Cell sites
• Microwave backhaul
• WiMAX nodes
Gobierno
• Sector del transporte
• Emergencias E911
• Seguridad y vigilancia
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Aplicaciones de las celdas de combustible para Telecomunicaciones
Redes de acceso
CELDAS DE
COMBUSTIBLE
Redes Wireless
Redes para
transportes y metro
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Redes Wireless
BSCMSC
PSTN
IP
MW
WiMAX
BTSBTS
BTS
DAS
Redes
Wireless
CELDAS DE
COMBUSTIBLES
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Redes Wireless
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Redes de acceso
PSTN
IP
VIDEO
DESEMPEÑAN UN
TRIPLE SERVICIO
CO
FTTH
BLC
xDSL
OLT
FTTHFTTN
Redes de acceso
CELDAS DE
COMBUSTIBLE
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Redes de acceso
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Redes de transporte / metro
CELDAS DE
COMBUSTIBLE
Redes de
transporte /metro
PSTN
IP
CO
ILA/REGEN
ILA/REGEN
POP
METRO
RING
SONET
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Redes de transporte / metro
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Instalaciones de interior
• Almacenamiento de combustible en interiores
– No crear impacto en el exterior
– Cuarto de almacenamiento de combustible o armarios de almacenamiento de gas interior
– Celdas de combustible instaladas en el cuarto de equipos
Armarios de interior para
almacenamiento de gasRack de interior
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Instalación de sistemas en interior/exterior
Major US Wireless Carrier
• 8kW + 96kWhr of Hidrógeno
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Comunicaciones en situaciones de emergencia
• Diseñado para cubrir las necesidades de
comunicaciones en caso de una catástrofe o desastre
• Sistema híbrido, Celdas de combustible/Solar/Viento
• Diversas tecnologías de la comunicación
1.2kW Sistema de comunicaciones de emergencia
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Solar
• Mas común
– FOtovoltiacia
• Pro/Con
– Coste del capital relativamente bajo
– Espacio suficiente fisico para la energía generada
– Potencia intermitente - requiere aumentación
– Sujeto a a daños fisicos en tormentas
– Medioambiental – limpio& renovable
– No es eficiente/efectivo en todas las latitudes
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Eólica
• Mas común
– Pequeña (tipica≤10kW) Turbina de DC
– Eje vertical u horizontal
• Pro/Con
– El coste de capital es de moderada a alto
– Potencia intermitente - requiere aumentación
– Instalación en zonas con restricciones
– Medioambiental – limpia y renovable
Source: www.provenenergy.co.uk.com
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Celdas de Combustible
• Membrana de Intercambio Protónico
– Pila electroquímica
• Zonas de dificil acceso y portable
• Pro/Con
– Coste de capital moderado
– Largo tiempo de ejecución con reabastecimiento de
combustible
– Mediambiental- limpio e inofensivo
– Mantenimiento bajo
– Logistica de combustibles
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Baterías para telecomunicaciones
• Tecnologías mas comunes
– Central Office – Flooded Cells
– Remote – VRLA
– Alternates – NiCad, Li-Ion, NiMH, LFP, others
• Pro/Con
– Capital cost is typically low
– Limited runtime but rechargeable
– Requiere mantenimiento
– Life expectancy
– Environmental – temperature, spillage, & disposal
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Generadores de telecomunicaciones
• Combustión interna
– Diesel, LPG, Natural Gas Natural
• Site Mount & Portable
• Pro/Con
– Capital cost is typically low
– Long runtime con Cambio de botellasing
– Requiere mantenimiento
– Environmental – spillage, noise, & emissions
– Transfer Switch
– Theft
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Ejemplos de emplazamientos Híbridos
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Servicios
• Soluciones llave en mano– Inspección del emplazamiento
– SA, A&E, y permitting
– Construcción
– Build Audit y Commissioning
• Servicios de construcción– Greenfield installation
– Configuraciones
– Alta calidad y fiabilidad
• Gestión de proyectos– Single site to market level projects
– Maintains steady progress y fast turn-around of the project con minimal involvement.
• Paquete de proyecto completo– Final site modification details
– Detalles de la configuración del sistema
– Aprovación final del proyecto
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Ejemplos de Instalaciones
T – 1.000 Ejemplos de Instalaciones – Exterior, en España
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Ejemplos de Instalaciones
T – 1.000 Ejemplos de Instalaciones – Interior, en España
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Ejemplos de Instalaciones
Fuel Cell
48kW-hr
Hydrogen
RS485 to RS232 ConverterBatteries
Load
E-200 Instalación Ferrocariles - Washington
• Instalación
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Ejemplos de Instalaciones
E-200 Instalación Ferrocariles - Florida
• Instalación
– 2 x 12V DC buses
• Provee la energía de backup para
los equipos de señalización.
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Ejemplos de Instalaciones
E-200 Armario Ferrocariles
Fuel Cell #1
Fuel Cell #2RS485 to RS232
Converter
DC to DC
Converter
Timer Relay
Cabinet FrontCabinet
Rear
Air Exhaust
H2 Feed
Air Inlet
Power
Terminals
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Instalación y mantenimiento de pilas de hidrógeno en centros de
comunicaciones aislados de Iberdrola
MONTELOSA SIERRANEVADA SEGOVIA
CHINCHILLA ALBACETE
LA BELLIDA ALICANTE
ARTESONES SALAMANCA
CASAREJO BURGOS
LA GARBEA BILBAO
SANTA CATALINA VALDEMAQUEDA TOLEDO
MONDUBER VALENCIA
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Contacto
Madrid
C/ Jarama, 7. Pol. Ind. Igarsa
28860 Paracuellos de JaramaT. +34 91 658 43 12 F. +34 91 658 19 12
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Guadalajara
C/ Vasco Núñez de Balboa, 27
Parcela 64, Bajo 7
19180 MarchamaloT. +34 949 100 284 F. +34 91 949 100 833
Cuenca
Ctra. de San Clemente
Sisante (N-310), 20-2
San ClementeT. +34 969 080 636 F. +34 969 080 653
Ciudad Real
Ctra. De Manzanares, 6
13240 La SolanaT. +34 926 633 311 F. +34 926 634 783
Albacete
C/ F. nº5. Nave 10
Pol. Ind. Campollano
Centro Empresarial Martinete
02007 AlbaceteT. +34 967 101 397 F. +34 967 102 956
ToledoCtra. Madrid-Ciudad Real (N-401) s/n
45100 SonsecaT. +34 617 136 131
CáceresPolígono Mejostilla
C/ de Pitágoras, 29
10004 CáceresT. +34 661 772 675
una nueva era
en los sistemas críticos
De potencia
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